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Un gran salto para una hoja artificial
La hoja biónica está un paso más cerca de la realidad.
Daniel Nocera, profesor de ciencias de la energía en Harvard y pionero en el uso de la fotosíntesis artificial, dice que él y su colega Pamela Silver han ideado un sistema que completa el proceso de producción de combustible líquido a partir de la luz solar, el dióxido de carbono y el agua. Y lo han hecho con una eficiencia del 10 por ciento, utilizando dióxido de carbono puro; en otras palabras, una décima parte de la energía de la luz solar se captura y se convierte en combustible. Eso es mucho más alto que la fotosíntesis natural, que convierte alrededor del 1 por ciento de la energía solar en carbohidratos utilizados por las plantas, y podría ser un hito en el abandono de los combustibles fósiles. El nuevo sistema se describe en un nuevo papel en Ciencias .
Bill Gates ha dicho que para resolver nuestros problemas de energía, algún día necesitamos hacer lo que hace la fotosíntesis, y que algún día podríamos hacerlo incluso más eficientemente que las plantas, dice Nocera. Que algún día ha llegado.
En la naturaleza, las plantas usan la luz solar para producir carbohidratos a partir de dióxido de carbono y agua. La fotosíntesis artificial busca utilizar los mismos insumos (energía solar, agua y dióxido de carbono) para producir combustibles líquidos densos en energía. El sistema de Nocera y Silver utiliza un par de catalizadores para dividir el agua en oxígeno e hidrógeno, y alimenta el hidrógeno a las bacterias junto con el dióxido de carbono. Las bacterias, modificadas biológicamente con características específicas, convierten el dióxido de carbono y el hidrógeno en combustibles líquidos.
Varias empresas, entre ellas Joule Ilimitado y LanzaTech , están trabajando para producir biocombustibles a partir de dióxido de carbono e hidrógeno, pero utilizan bacterias que consumen monóxido de carbono o dióxido de carbono, en lugar de hidrógeno. El sistema de Nocera, dice, puede operar a temperaturas más bajas, mayor eficiencia y menores costos.
El último trabajo de Nocera es realmente asombroso, dice Peidong Yang de la Universidad de California, Berkeley. Yang ha desarrollado un sistema similar con una eficiencia mucho menor. El rendimiento de este sistema no tiene paralelo en ningún otro sistema de fotosíntesis artificial informado hasta la fecha, dice.
El nuevo sistema puede usar dióxido de carbono puro en forma de gas, o dióxido de carbono capturado del aire, lo que significa que podría ser neutral en carbono, sin introducir gases de efecto invernadero adicionales en la atmósfera. El número del 10 por ciento, que usa CO2 puro, dice Nocera. Permitir que las bacterias capturen el dióxido de carbono del aire, agrega, da como resultado una eficiencia de 3 a 4 por ciento, aún significativamente más alta que la fotosíntesis natural. Ese es el poder de la biología: estos bioorganismos tienen mecanismos naturales de concentración de CO2.
La investigación de Nocera se diferencia del trabajo que lleva a cabo el Centro Conjunto de Fotosíntesis Artificial , un programa financiado por el Departamento de Energía de EE. UU. que busca utilizar catalizadores inorgánicos, en lugar de bacterias, para convertir el hidrógeno y el dióxido de carbono en combustible líquido. Según Dick Co, que dirige la Solar Fuels Institute en la Universidad de Northwestern, la innovación del nuevo sistema radica no solo en su rendimiento superior, sino también en la fusión de dos campos generalmente separados: la química inorgánica (para dividir el agua) y la biología (para convertir el hidrógeno y el dióxido de carbono en combustible). Lo que es realmente emocionante es el enfoque híbrido de la fotosíntesis artificial, dice Co: Es emocionante ver a los químicos emparejarse con biólogos para avanzar en el campo.
Es probable que la comercialización de la tecnología lleve años. En cualquier caso, la perspectiva de convertir la luz solar en combustible líquido de repente parece mucho más cercana.